PT1808038E

PT1808038E - Sistema de comunicações de rádio celular de longo alcance com células de retransmissão melhoradas

Info

Publication number: PT1808038E
Application number: PT05805662T
Authority: PT
Inventors: Bernhard Walke; Norbert Esseling
Original assignee: T mobile int ag
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2012-05-22
Also published as: US8229351B2; US20070197161A1; EP1808038B1; ATE548878T1; CA2584962A1; WO2006045499A1; ES2383130T3; EP1808038B8; EP1808038A1; PL1808038T3; CA2584962C

Description

DESCRIÇÃO "SISTEMA. DE COMUNICAÇÕES DE RÁDIO CELULAR DE LONGO ALCANCE COM CÉLULAS DE RETRANSMISSÃO MELHORADAS"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um sistema de comunicações de rádio celular de longo alcance e a uma estação base, estação de retransmissão e estação móvel num tal sistema.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Sistemas de comunicações de rádio celulares do estado da técnica, tal como o Sistema Global para Comunicações Móveis (GSM) e Sistema Universal de Telecomunicações Móveis (UMTS) proporcionam uma cobertura rádio para uma pluralidade de estações móveis através da colocação de uma pluralidade de estações base com uma disposição substancialmente regular distribuídas por uma área a ser coberta pelo referido sistema de comunicações de rádio. Cada uma das referidas estações base, em seguida, define uma célula do referido sistema de comunicações de rádio e utiliza um conjunto de canais de transmissão, que podem, por exemplo, ser definidos por portadoras de frequência, códigos de espalhamento ou intervalos de tempo, para permitir transmissão de dados entre a referida estação base e as referidas estações móveis localizadas na referida célula. Para reduzir a interferência entre transmissões de dados de células 1 vizinhas, conjuntos ortogonais de canais de transmissão são utilizados por estações base de células adjacentes, o que é, por exemplo, conseguido ao definir que conjuntos de canais de transmissão de células vizinhas utilizam bandas de frequência diferentes. A largura de banda de frequência total disponível é, em seguida, dividida em bandas de frequência, cujo número é designado como tamanho de grupo e as bandas de frequência, em seguida, são atribuídas às estações base do sistema de comunicações de rádio de modo a obter uma distância máxima entre estações base utilizando as mesmas bandas de frequência.

No entanto, a posição centrada da estação de base no meio de uma célula substancialmente circular (que é uma célula hexagonal, como aproximação, para permitir uma perfeita pavimentação da área de cobertura) leva a uma diminuição da relação de potência de Portadora-Interferência (C/I) à medida que se caminha para o limite da célula, o que é devido, principalmente, à diminuição da potência de uma onda electromagnética proporcional à distância de propagação elevada à potência de um expoente de atenuação de transmissão, que é, tipicamente, superior a 2. Como em todas as tecnologias de transmissão do estado da técnica, o tráfego do tipo ponto-a-ponto entre a estação base e a estação móvel está ligado à C/I, correspondentemente, o tráfego do tipo ponto-a-ponto vai declinando à medida que se caminha para o limite da célula, o que dificulta a garantia de um determinado tráfego do tipo ponto-a-ponto para as estações móveis que podem estar localizadas em qualquer lugar de uma célula ou podem, mesmo, estar em movimento através da célula.

As interfaces modernas de rádio por via aérea têm disponíveis vários modelos físicos (modos PHY), i. e., 2 diferentes combinações de esquemas de modulação e codificação, em que cada esquema é aplicável até um valor de sinal de C/I mínimo num receptor na célula. Um modo PHY de valor eelvado consiste na transmissão de símbolos com um elevado número de bits por símbolo, enquanto um modo PHY de valor baixo consiste apenas na transmissão de símbolos binários. Uma estação móvel próxima da estação base experimenta, tipicamente, um valor de C/I elevado e, por conseguinte, pode utilizar um modo PHY de valor elevado, enquanto uma estação móvel próxima do limite da célula experimenta, tipicamente, um valor de C/I baixo e, por conseguinte, é-lhe atribuído, de um modo preferido, um modo PHY de valor baixo. Esta situação é denominada a "injustiça na atribuição de velocidade de transmissão" para estações móveis, em função da sua localização na célula.

Sistemas celulares com base em CDMA permitem superar parcialmente esta injustiça à custa da capacidade total disponível numa célula: neste caso, as estações móveis próximas do limite da célula poderiam ser servidas com uma velocidade de transmissão comparavelmente superior à das estações móveis próximas da estação base através do aumento da quantidade de potência dos canais de transmissão das referidas estações móveis próximas do limite, à custa de uma redução da capacidade celular total que pode ser fornecida a outros utilizadores e de uma eficiência espectral, correspondentemente, substancialmente reduzida. 0 facto de a área de um círculo aumentar de forma quadrática com o seu raio, conduz a uma situação, em que, a maior parte das estações móveis estão localizadas perto do limite da célula, quando se assume que as estações móveis são uniformemente distribuídas pela área da célula. Consequentemente, uma parte 3 substancial das estações móveis numa célula sofre de um tráfego do tipo ponto-a-ponto reduzido (ou provocam uma redução da capacidade total da célula num sistema CDMA), afectando directamente a eficiência espectral (em bit/s/Hz/m2) que pode ser conseguida com um tal sistema de comunicações de rádio celular e fazendo com que a aplicação deste conceito celular seja desvantajosa em relação aos requisitos de futuros sistemas de comunicações de rádio móveis. A publicação "Power Consumption reduction by multi-hop transmission in cellular networks" por Jee-Young Song et al., Vehicular Technology Conference (VTC), 26-29, de Setembro de 2004, Los Angeles, páginas 3120-3124, visa a retransmissão em redes celulares, em que ocorrem transmissões de dois saltos entre uma estação base e uma estação móvel através de uma estação de retransmissão. A funcionalidade de retransmissão é proporcionada por estações móveis da rede, i. e., as estações de retransmissão são estações móveis. O documento concentra-se na questão do consumo de potência. Assume-se que cada estação móvel e estação base têm uma potência de transmissão limitada. Com base nesta hipótese, obtêm-se soluções analíticas para a probabilidade de uma estação móvel estar na área de cobertura de uma estação de retransmissão (móvel) (que, por sua vez, está na área de cobertura da estação base). Além disso, a potência de transmissão de uma transmissão de um único salto e dois saltos entre estações base e móveis são obtidas e comparadas, dando origem a um resultado em que, à medida que o número de estações de retransmissão (móveis) aumenta, a probabilidade de as estações móveis encontrarem uma estação de retransmissão (móvel) e pouparem potência aumenta. 4

Além disso, a publicação "Capacity of a Relaying Infrastructure for Broadband Radio Coverage of Urban Areas" por Tim Irnich et ai., Vehicular Technology Conference (VTC), 6-9 de Outubro de 2003, Orlando, páginas 2886-2890, divulga a introdução de retransmissão em sistemas de rádio celulares de banda larga em áreas urbanas para melhorar a cobertura. Apresenta-se uma metodologia para quantificar a influência da retransmissão na capacidade de uma única estação base. Nesse caso, considera-se uma estação base com quatro estações de retransmissão fixas cobrindo a mesma área, como cinco estações base numa arquitectura celular convencional. A utilização de estações de retransmissão fixas é divulgada, mas estas estações de retransmissão só são consideradas para proporcionar cobertura e evitar pontos mortos em sistemas de rádio celulares em área urbana. Estes pontos mortos são provocados por zonas de sombra ou por atenuação devida a múltiplas trajectórias.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Tendo em vista os problemas acima indicados, é, inter alia, um objectivo da presente invenção, proporcionar um sistema de comunicações de rádio celular com uma eficiência espectral aumentada e proporcionar componentes para um tal sistema.

Propõe-se um sistema de comunicações de rádio celular de longo alcance compreendendo uma pluralidade de estações base; uma pluralidade de estações de retransmissão; e uma pluralidade de estações móveis; em que cada uma das referidas estações de retransmissão está associada com, pelo menos, uma das referidas estações base, em que cada uma das referidas estações móveis está associada com, pelo menos, uma das referidas estações base 5 ou uma das referidas estações de retransmissão, em que transmissões de dados sem fios entre estações móveis e estações base ocorrem como transmissões de um único salto entre as referidas estações móveis e as suas estações base associadas ou como transmissões de dados de múltiplos saltos que compreendem uma transmissão de dados entre as referidas estações móveis e as suas estações de retransmissão associadas, e uma transmissão de dados entre as referidas estações de retransmissão e estações base associadas com as referidas estações de retransmissão e em que um número médio de transmissões de dados de múltiplos saltos no referido sistema de comunicações de rádio é igual ou maior do que um número médio de transmissões de dados de um único salto. 0 referido sistema de comunicações de rádio permite a transmissão de informação sem fios, por exemplo, dados, voz e/ou informação multimédia, tal como áudio ou vídeo, entre estações base e estações base. 0 referido sistema de comunicações de rádio pode, ainda, compreender uma rede de acesso de rádio para o controlo das estações base e uma rede básica que permite a ligação a outras redes, como, por exemplo, a internet ou sistemas de comunicação, tais como redes telefónicas públicas comutadas ou outros sistemas de comunicações de rádio. 0 referido sistema de comunicações de rádio é um sistema celular que compreende uma pluralidade de células, em que cada célula pode, por exemplo, representar uma área que é coberta ou controlada por uma estação base e, possivelmente, uma ou várias estações de retransmissão que estão associadas com a referida estação base. 0 referido sistema de comunicações de rádio é, além disso, um sistema de longo alcance que é implantado em cenários de 6 propagaçao onde, substancialmente, se encontram, tipicamente, edifícios cuja altura média vai de média a baixa. 0 referido sistema de comunicações de rádio compreende pluralidades de estações base, estações de retransmissão e estações móveis, em que existem determinadas associações entre as referidas estações. Contudo, não é de excluir que o sistema de comunicações de rádio compreenda, ainda, estações base e estações móveis que são caracterizadas por mais ou diferentes associações.

Deve compreender-se que as referidas estações base são pontos de acesso para uma rede básica do referido sistema de comunicações de rádio, em que as referidas estações base estão posicionadas por toda a área de cobertura do referido sistema de comunicações de rádio.

Deve compreender-se que as referidas estações de retransmissão são estações que podem trocar dados com as estações base e estações móveis, sem a utilização de fios e podem ser fixas ou móveis. Em cada célula, um par de estações de retransmissão pode, por exemplo, ser disposto em torno de uma estação base que está posicionada no centro da referida célula para formar uma célula de retransmissão melhorada.

Deve compreender-se que as referidas estações móveis são estações que pretendem aceder à referida rede básica do referido sistema de comunicação de rádio por meio das referidas estações base, directamente ou, além disso, através das referidas estações de retransmissão. 7

Cada uma das referidas estações de retransmissão está associada com, pelo menos, uma das referidas estações base. Esta pode, por exemplo, ser a estação base mais próxima da referida estação de retransmissão, mas pode, também igualmente, ser qualquer outra estação base. A referida associação pode ser fixa ou ser alterada dinamicamente.

Cada uma das referidas estações móveis está associada com, pelo menos, uma das referidas estações base ou uma das referidas estações de retransmissão. Nesse caso, se a referida estação móvel estiver associada com uma estação de retransmissão, pode estar ciente de que não é directamente servida por uma estação base ou pode não estar ciente de que é servida por uma estação de retransmissão em vez de uma estação base. A referida associação da referida estação móvel pode, por exemplo, ser determinada pela distância ou atenuação da transmissão entre a estação móvel e a estação de base e a estação retransmissão ou por uma qualidade de uma transmissão de dados entre a estação móvel e a estação base em comparação com a qualidade de uma transmissão de dados entre a estação móvel e a estação de retransmissão (por exemplo, em termos de C/I ou taxa de erro). A referida estação móvel também pode estar associada com mais de uma estação de base e/ou estação de retransmissão, por exemplo, num cenário de transferência, onde uma estação móvel está em movimento de uma célula de retransmissão melhorada para a célula de retransmissão melhorada vizinha. Também podem existir múltiplas associações no caso de se implementar uma macrodiversidade e os sinais serem transmitidos e recebidos por várias estações base e/ou várias estações de retransmissão para se obter um ganho de diversidade.

Transmissões de dados sem fios entre uma estação móvel e uma estação base, que tanto podem ser transmissões de dados da estação móvel para a estação base ou transmissões de dados da estação base para a estação móvel, podem, então, ocorrer de dois modos: Como uma transmissão de dados de um único salto, directamente entre a referida estação móvel e a sua estação base associada, ou uma transmissão de dados de múltiplos saltos, por exemplo, como uma transmissão de dados de dois saltos que compreende duas transmissões de dados, em que a primeira transmissão de dados ocorre entre a referida estação móvel e a sua estação de retransmissão associada e a segunda transmissão de dados ocorre entre a referida estação de retransmissão e a estação base associada com a referida estação de retransmissão. Deste modo, os dados são transmitidos entre a referida estação móvel e uma estação base. A referida transmissão de dados pode ser por comutação de circuitos ou comutação por pacotes e pode ser baseada em todos os tipos de tecnologias de transmissão e tecnologias de acesso múltiplo.

De acordo com a presente invenção, propõe-se, agora, que um número médio de transmissões de dados de múltiplos saltos no referido sistema de comunicações de rádio seja igual ou maior do que um número médio de transmissões de dados de um único salto, em que o referido cálculo de média do referido número de transmissões de dados considera todas as transmissões de dados entre estações móveis e estações-base (que podem ser transmissões de dados de um único salto ou de múltiplos saltos) que ocorrem no referido de sistema de comunicações de rádio celular de longo alcance durante um período de tempo predefinido. 9

Esta proposta da presente invenção diferencia, claramente, a presente invenção dos sistemas de comunicações de rádio celulares de longo alcance da técnica anterior. Nos sistemas da técnica anterior, uma estação de retransmissão só é utilizada para proporcionar cobertura de rádio num local de uma célula em que, devido a zonas de sombra, a cobertura de rádio é insuficiente para um pequeno número de estações móveis e em que a cobertura de rádio para substancialmente todas as estações móveis numa célula é proporcionada pela estação base no centro da célula.

Pelo contrário, a presente invenção propõe, pela primeira vez, a utilização de estações de retransmissão para proporcionar cobertura de rádio para uma grande quantidade de estações móveis numa célula (e não só num único ponto sofrendo de zonas de sombra), sendo essa proposta reflectida pela caracteristica segundo a qual o número médio de transmissões de múltiplos saltos no sistema de comunicações de rádio é maior do que o número médio de transmissões de um único salto. Em cada célula, a estação base e um par de estações de retransmissão podem, então, por exemplo, formar uma célula de retransmissão melhorada, em que a estação base pode utilizar uma potência de transmissão significativamente reduzida, porque apenas as estações de retransmissão e um pequeno número de estações móveis na área de cobertura da estação base têm de ser servidas e em que as estações móveis que já não podem ser alcançadas pela estação base são servidas pelas estações de retransmissão.

Dependendo do posicionamento das estações de retransmissão, a distância entre as estações móveis e a sua estação base associada ou estação de retransmissão é significativamente 10 reduzida em comparação com os sistemas da técnica anterior, pelo que a relação C/I e o tráfego do tipo ponto-a-ponto das transmissões de dados são largamente melhorados. Por exemplo, se as estações de retransmissão de uma célula de retransmissão melhorada forem simetricamente dispostas em torno da estação base, o grau de inclinação do declinio do tráfego do tipo ponto-a-ponto à medida que se caminha para o limite da célula, da célula de retransmissão melhorada, pode ser reduzido e pode conseguir-se um tráfego do tipo ponto-a-ponto equalizado por elemento de área nas células de retransmissão melhoradas. Correspondentemente, então, o tráfego do tipo ponto-a-ponto experimentado por um grande número de estações móveis é significativamente aumentado.

No que se refere à eficiência espectral do sistema proposto, deve salientar-se que este aumento do tráfego do tipo ponto-a-ponto de um grande número de estações móveis é tão pronunciado que compensa mesmo a necessidade de transmitir a mesma informação duas vezes ou mais dentro da transmissão de dados de múltiplos saltos numa célula, de modo a que o sistema de comunicação de rádio proposto atinja uma eficiência espectral significativamente aumentada em comparação com a dos sistemas de comunicações de rádio celulares de longo alcance da técnica anterior.

Deve salientar-se, ainda, que a utilização de estações de retransmissão num sistema de comunicações de rádio de longo alcance não é, de forma alguma, algo previsto ou tornado óbvio pela utilização de estações de retransmissão do estado da técnica em sistemas de comunicação de rádio que operam em áreas urbanas com densa construção com edifícios cuja altura média é grande. Nesses sistemas da técnica anterior, a utilização de 11 estações de retransmissão é a única forma de proporcionar cobertura em regiões com zonas de sombra.

Pelo contrário, num cenário de propagação de longo alcance, para o qual o sistema da presente invenção é proposto, na verdade, não há necessidade de trabalhar com estações de retransmissão, porque as regiões com zonas de sombra são escassas e porque se assumiu, até agora, que a introdução de estações de retransmissão sem motivo apenas causaria custos adicionais devido a uma transmissão, pelo menos duplicada, dos mesmos dados nas transmissões de dados de múltiplos saltos. No entanto, como reconhecido pela presente invenção e explicado acima, o facto de o tráfego do tipo ponto-a-ponto do sistema de comunicação de rádio com estações de retransmissão ser amplamente aumentado, em especial, no limite da célula, onde uma grande quantidade de estações móveis está localizada, ultrapassa, de longe, os custos das transmissões de múltiplos saltos e faz com que o sistema de comunicação de rádio recentemente proposto seja mais eficiente em termos espectrais do que os seus antecessores da técnica anterior.

De acordo com uma forma de realização da presente invenção, na referida transmissão de dados entre as referidas estações de retransmissão e as suas estações base associadas, antenas de recepção direccionais são utilizadas pelas referidas estações de retransmissão e/ou referidas estações base.

As referidas antenas de recepção podem ter um diagrama de radiação que é fixo ou podem ter um diagrama de radiação dinamicamente controlável, como é, por exemplo, o caso com uma antena de multi-elementos, que é controlada por hardware e software. Como a referida transmissão de dados entre as 12 referidas estações de retransmissão e as suas estações base associadas transportam os dados de várias transmissões de dados entre as estações de retransmissão e as suas estações móveis associadas, é vantajoso que a transmissão de dados entre as estações de retransmissão e as suas estações base associadas seja de alta qualidade e elevado rendimento. Esta caracteristica desejável pode ser conseguida utilizando as referidas antenas de recepção direccionais, que dirigem o pico do diagrama de radiação para o transmissor respectivo para reduzir a quantidade de interferência recebido e, assim, aumentar a relação C/I. A utilização de antenas de recepção direccionais é particularmente fácil no caso em que as estações de retransmissão são fixas, porque as antenas de recepção direccionais na estação base e estação de retransmissão, então, só têm de ser ajustadas para as outras respectivas estações associadas uma vez durante a instalação das estações de retransmissão. No entanto, se as estações de retransmissão forem móveis ou se os retransmissores puderem decidir a que estação base se devem atribuir em função das situações, podem utilizar-se antenas de recepção direccionais com diagramas de radiação dinamicamente controláveis para orientar, de modo adaptativo, o pico do diagrama de radiação para a respectiva estação de transmissão. As referidas antenas direccionais também podem ser utilizadas como antenas de transmissão direccionais para as transmissões de dados entre as referidas estações de retransmissão e as suas estações base associadas.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, cada uma das referidas estações base está associada com, pelo menos, duas estações de retransmissão e cada uma das referidas estações base com as suas, pelo menos duas, estações de retransmissão associadas proporciona uma cobertura de rádio 13 para estações móveis numa respectiva célula de retransmissão melhorada do referido sistema de comunicações de rádio celular. 0 referido sistema de comunicações de rádio celular, então, compreende uma pluralidade de células de retransmissão melhoradas, em que cada célula de retransmissão melhorada compreende uma estação base e, pelo menos, duas estações de retransmissão associadas. A forma da referida célula é determinada pelo posicionamento da estação base e das, pelo menos duas, estações de retransmissão. Numa célula de retransmissão melhorada, a estação base e as estações de retransmissão podem partilhar um conjunto de canais de transmissão ou podem utilizar conjuntos ortogonais de canais de transmissão.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, em cada célula de retransmissão melhorada, as referidas estações de retransmissão e referida estação base com a qual estão associadas são posicionadas de um modo substancialmente simétrico.

Nesse caso, quando se planeia o referido sistema de comunicações de rádio celular, um posicionamento básico pode prescrever uma configuração simétrica da referida estação base e estações de retransmissão associadas e, em que, devido a condições topográficas e/ou geográficas, um ligeiro desvio do referido posicionamento básico pode ser necessário. No caso de duas estações de retransmissão por células de retransmissão melhoradas, as referidas estações de retransmissão podem, por exemplo, ser dispostas circularmente em torno da estação base ou a referida estação base e referidas estações de retransmissão podem formar os pontos de extremidade de um triângulo. No caso 14 de três estações de retransmissão, as referidas três estações de retransmissão podem, por exemplo, ser igualmente distribuídas de forma circular em torno da estação base e configurações semelhantes podem ser utilizadas no caso de quatro ou mais estações de retransmissão por células de retransmissão melhoradas. Também pode ser vantajoso utilizar dois círculos de estações de retransmissão em torno da estação base, em particular, sem limitação, em sistemas onde se utilizam mais do que dois saltos para transmissão de dados entre uma estação móvel e uma estação base. Alternativamente, as referidas estações de retransmissão e estação base em cada célula de retransmissão melhorada também pode ser dispostas assimetricamente de modo a melhor corresponder às condições de propagação em cada célula de retransmissão melhorada.

De acordo com uma outra forma de realização da invenção, as referidas células de retransmissão melhoradas são posicionadas por toda a área de cobertura do referido sistema de comunicações de rádio celular de acordo com uma configuração substancialmente regular.

Na referida configuração substancialmente regular, as referidas estações base das referidas células de retransmissão melhoradas podem, por exemplo, estar afastadas de um modo substancialmente igual entre si, em que condições topográficas e/ou geográficas podem conferir um desvio relativamente a uma configuração padrão que satisfaz exactamente o referido critério de distância ou qualquer outro critério.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, em cada célula de retransmissão melhorada, uma posição das referidas estações de retransmissão e referida estação base 15 com a qual estão associadas é determinada de modo a obter-se uma equalização de uma relação de potência de portadora-interferência por elemento de área de pequenas dimensões do sistema de comunicações de radio celular, em que o referido elemento de área de pequenas dimensões é algumas ordens de magnitude menor que a área total coberta pela referida célula de retransmissão melhorada.

Nesse caso, a referida relação de potência de portadora-interferência pode, por exemplo, referir-se à relação de potência média de portadora-interferência experimentada pelas transmissões de dados entre as estações móveis e as suas estações de retransmissão associadas e as estações móveis e as suas estações base associadas. Deve compreender-se que os referidos valores de equalização podem, por exemplo, ser uma remoção de grandes diferenças entre os referidos valores.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, em cada célula de retransmissão melhorada, uma posição das referidas estações de retransmissão e referida estação base com a qual estão associadas é determinada de modo a obter-se uma equalização de uma capacidade de transmissão disponível de ponto-a-ponto por elemento de área de pequenas dimensões do sistema de comunicações de rádio celular, em que o referido elemento de área de pequenas dimensões é algumas ordens de magnitude menor que a área total coberta pela referida célula de retransmissão melhorada.

Nesse caso, o referido tráfego do tipo ponto-a-ponto refere-se ao tráfego do tipo ponto-a-ponto médio de transmissões de dados entre estações móveis e estações base, que podem ser transmissões de dados de um único salto ou de múltiplos saltos. 16

Deve compreender-se que a referida equalização de valores pode, por exemplo, ser uma remoção de grandes diferenças entre os referidos valores relativamente à área de cobertura do sistema de comunicações de rádio.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, cada estação base numa célula de retransmissão melhorada está associada com K > 2 estações de retransmissão, em que as referidas K estações de retransmissão são substancialmente posicionadas de forma circular em torno da referida estação base com a qual estão associadas, com distâncias angulares reciprocas de substancialmente 360°/K.

Por exemplo, se se utilizarem K=3 estações de retransmissão, este posicionamento pode permitir um compromisso vantajoso entre os custos necessários para a instalação das referidas estações de retransmissão e o aumento da eficiência espectral do sistema. 0 raio do referido círculo pode ser variado, por exemplo, para influenciar a distribuição da C/I média ou do tráfego do tipo ponto-a-ponto na célula de retransmissão melhorada.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, cada estação base e cada estação de retransmissão utilizam canais de transmissão respectivos para as suas transmissões de dados, em que os referidos canais de transmissão são definidos por uma frequência de portadora e/ou intervalo de tempo e/ou código de espalhamento e/ou estado de polarização e/ou orientação espacial e/ou grupo de subportadoras de frequência.

Os referidos canais de transmissão podem, por exemplo, reflectir o tipo de técnica de acesso múltiplo que é utilizada 17 pela estação base e estação de retransmissão, respectivamente. Por exemplo, numa técnica de Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA), os referidos canais de transmissão podem ser representados por intervalos de tempo, numa técnica de Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência (FDMA), os referidos canais de transmissão podem ser representados por portadoras de frequência, numa técnica de Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA), os referidos canais de transmissão podem ser representados por códigos de espalhamento, numa técnica de Acesso Múltiplo por Divisão de Espaço (SDMA), os referidos canais de transmissão podem ser representados por feixes ou sectores de antena, num sistema de Acesso Múltiplo por Divisão de Polarização (PDMA), os referidos canais de transmissão podem ser representados por estados de polarização e numa técnica de Acesso Múltiplo por Divisão Ortogonal de Frequência (OFDMA), os referidos canais de transmissão podem ser representados por grupos de subportadoras de frequência. Se se utilizarem técnicas de acesso múltiplo combinadas, como, por exemplo, combinações de TDMA e FDMA ou TDMA e CDMA, os canais de transmissão são representados por um intervalo de tempo e portadora de frequência ou por um intervalo de tempo e um código de espalhamento, respectivamente.

Os referidos canais de transmissão podem, contudo, depender de mais parâmetros, como, por exemplo, uma banda de frequência ou um código de cifragem que podem ser utilizados pelas técnicas de acesso múltiplo. Pode, então, compreender-se que canais de transmissão que utilizam a mesma banda de frequência e/ou código de cifragem resultam do mesmo conjunto de canais de transmissão. 0 referido código de cifragem não provoca, geralmente, um espalhamento dos símbolos de dados com os quais é multiplicado, ao contrário do código de espalhamento. 18

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, em cada célula de retransmissão melhorada, a referida estação base e as suas estações de retransmissão associadas partilham canais de transmissão de um conjunto de canais de transmissão.

Os canais de transmissão num conjunto de canais de transmissão podem, por exemplo, ser caracterizados pela utilização de mesma banda de frequência e/ou código de cifragem. Para cada célula de retransmissão melhorada, então, existe um conjunto de canais de transmissão, em que o referido conjunto de canais de transmissão pode, por exemplo, ser o mesmo para todas as células de retransmissão melhoradas. Num sistema baseado em TDMA, o referido conjunto de canais de transmissão pode, por exemplo, compreender uma pluralidade de intervalos de tempo e num sistema FDMA (ou OFDMA), pode compreender uma pluralidade de portadoras de frequência (ou grupos de subportadoras de frequência). Em células de retransmissão melhoradas adjacentes, podem utilizar-se diferentes conjuntos de canais de transmissão, o que, no caso de um sistema FDMA, pode, por exemplo, ser conseguido através da utilização de uma pluralidade de portadoras de frequências a partir de uma primeira banda de frequência numa célula de retransmissão melhorada e de uma pluralidade de portadoras de frequência a partir de uma segunda banda de frequência para uma segunda célula de retransmissão melhorada. 0 mesmo conjunto de canais de transmissão, em seguida, pode ser reutilizado por células de retransmissão melhoradas que têm uma distância maior. A partilha de canais de transmissão em cada célula de retransmissão melhorada pode, por exemplo, ser controlada pela estação base da referida célula de retransmissão melhorada. 19

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, todos os canais de transmissão de um conjunto de canais de transmissão utilizam a mesma banda de frequência.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, N conjuntos de canais de transmissão estão disponíveis para as referidas células de retransmissão melhoradas, em que para N>1, os referidos N conjuntos de canais de transmissão são substancialmente ortoqonais.

Nesse caso, a ortogonalidade de conjuntos de canais de transmissão é dada quando cada canal de transmissão de um primeiro conjunto de canais de transmissão é ortogonal a cada canal de transmissão a partir de um segundo conjunto de canais de transmissão. Os referidos N conjuntos de canais de transmissão podem, por exemplo, utilizar N bandas de frequência diferentes, respectivamente. Se N=1 for válido, todas as estações base e de retransmissão de células de retransmissão melhoradas utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão e provoca-se interferência entre transmissões de dados de estações base e de retransmissão de células de retransmissão melhoradas diferentes. A distância entre células de retransmissão melhoradas cujas estações base e de retransmissão utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão pode ser aumentada através da atribuição de mais do que N=1 conjuntos de canais de transmissão às referidas células de retransmissão melhoradas.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, conjuntos de canais de transmissão são atribuídos às referidas células de retransmissão melhoradas, de modo a optimizar uma distância entre células de retransmissão 20 melhoradas utilizando o mesmo conjunto de canais de transmissão de acordo com um critério de optimização predefinido.

Para um dado número N e dependendo do critério de optimização aplicado, esta abordagem pode garantir uma quantidade mínima de interferência entre transmissões de dados nas referidas células de retransmissão melhoradas. 0 referido critério de otimização pode, por exemplo, visar algum tipo de valor de C/I mínimo ou médio ou qualidade de serviço característica em todo o sistema celular.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, N>1 holds e os referidos N conjuntos de canais de transmissão são atribuídos às referidas células de retransmissão melhoradas, de modo a que as células de retransmissão melhoradas que utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão sejam posicionadas por toda a área de cobertura do referido sistema de comunicações de rádio celular com uma configuração substancialmente regular.

Depois, as referidas células de retransmissão melhoradas podem, por exemplo, formar um grupo de reutilização de frequência com um tamanho N de grupo como nos sistemas celulares da técnica anterior com as suas células hexagonais. Os conjuntos de canais de transmissão são atribuídos às células de retransmissão melhoradas de modo a que, para um dado preenchimento de uma área com células de retransmissão melhoradas e tamanho fixo das células de retransmissão melhoradas, a distância entre células de retransmissão melhoradas que utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão seja maximizada. Todas as células de retransmissão melhoradas que utilizam o mesmo conjunto de canais de 21 transmissão, então, formam uma configuração substancialmente regular, que é particularmente fácil de planear.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, a cada uma das referidas estações base e a cada uma das referidas estações de retransmissão é atribuído um conjunto respectivo de canais de transmissão para as suas transmissões de dados respectivas.

As referidas estações base e estações de retransmissão em cada célula de retransmissão melhorada, então, não partilham necessariamente canais de transmissão, mas utilizam canais de transmissão dos conjuntos de canais de transmissão que lhes foram atribuídos. Se os referidos conjuntos de canais de transmissão utilizados por uma estação base e as suas estações de retransmissão associadas numa célula de retransmissão melhorada forem ortogonais, o que é, por exemplo, o caso se referidos conjuntos de canais de transmissão utilizarem bandas de frequências e/ou códigos de cifragem diferentes, então, transmissões de dados entre a estação base e as suas estações móveis associadas e transmissões de dados entre as estações de retransmissão e as suas estações móveis associadas podem ocorrer na célula de retransmissão melhorada sem causar uma interferência mútua e sem a necessidade de programação ou canais de transmissão utilizados em comum.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, N diferentes conjuntos de canais de transmissão podem 22 ser atribuídos às referidas estações de retransmissão e, para N>1, os referidos N conjuntos de canais de transmissão são substancialmente ortogonais.

Os referidos N conjuntos de canais de transmissão podem, por exemplo, utilizar N bandas de frequência diferentes, respectivamente. Se N=1 for válido, todas as estações de retransmissão utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão e interferência é provocada entre transmissões de dados de diferentes estações de retransmissão. A distância entre estações de retransmissão que utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão pode ser aumentada através da atribuição de mais do que N=1 conjuntos de canais de transmissão ao referido grupo de estações de retransmissão.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, M conjuntos de canais de transmissão diferentes podem ser atribuídos às referidas estações base e, para M>1, os referidos M conjuntos de canais de transmissão são substancialmente ortogonais.

Os referidos M conjuntos de canais de transmissão podem, por exemplo, utilizar M bandas de frequência diferentes, respectivamente. Se M=1 for válido, todas as estações base utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão e as suas transmissões de dados dão origem a interferências com transmissões de dados de outras estações base. A distância entre estações base que utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão pode ser aumentada pela atribuição de mais do que M=1 conjuntos de canais de transmissão às referidas estações base. 23

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, conjuntos de canais de transmissão utilizados por uma estação base e as suas estações de retransmissão associadas numa célula de retransmissão melhorada são substancialmente ortogonais.

Por exemplo, os conjuntos de canais de transmissão utilizados pelas estações base e de retransmissão podem utilizar bandas de frequência diferentes e, então, ser exactamente ortogonais, ou podem utilizar diferentes códigos de cifragem e, então, serem, geralmente, considerados como substancialmente ortogonais. Numa célula de retransmissão melhorada, então, as estações base e de retransmissão associadas com a estação base utilizam conjuntos substancialmente ortogonais de canais de transmissão e, portanto, não causam uma interferência mútua. Isto é válido em todas as células de retransmissão melhoradas. No entanto, a interferência entre células de retransmissão melhoradas, então, ainda pode ocorrer.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, conjuntos de canais de transmissão utilizados por, pelo menos, duas estações de retransmissão de uma célula de retransmissão melhorada são substancialmente ortogonais. A ortogonalidade entre os referidos conjuntos de canais de transmissão de estações de retransmissão da mesma célula de retransmissão melhorada pode diminuir a interferência entre as transmissões de dados das referidas estações de retransmissão.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, pelo menos, duas estações de retransmissão de uma célula de retransmissão melhorada utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão. 24

Então, o mesmo conjunto de canais de transmissão é reutilizado numa célula de retransmissão melhorada, o que é particularmente vantajoso se as transmissões de dados das referidas estações de retransmissão só provocarem uma interferência reduzida devido ao posicionamento distante das estações de retransmissão ou a uma atenuação de propagação elevada.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, conjuntos de canais de transmissão são atribuídos às referidas estações base e estações de retransmissão de modo a que uma distância entre estações de retransmissão utilizando o mesmo conjunto de canais de transmissão, entre estações base utilizando o mesmo conjunto de canais de transmissão e entre estações base e estações de retransmissão utilizando o mesmo conjunto de canais de transmissão, seja optimizada de acordo com um critério de optimização predefinido. 0 referido critério de otimização pode, por exemplo, visar um tipo de valor de C/I mínimo ou médio ou qualidade de serviço característica em todo o sistema celular. Isto pode ser conseguido, por exemplo, exigindo que as estações de retransmissão em cada célula de retransmissão melhorada utilizem conjuntos substancialmente ortogonais de canais de transmissão e que os referidos conjuntos de canais de transmissão utilizados pelas referidas estações de retransmissão de cada célula de retransmissão melhorada sejam substancialmente ortogonais ao conjunto de canais de transmissão utilizados pela estação base na referida célula de retransmissão melhorada. Então, em cada célula de retransmissão melhorada, a interferência entre a estação base e as estações de retransmissão e a interferência 25 entre as estações de retransmissão é evitada ou, pelo menos, atenuada e a interferência é, então, apenas provocada entre estações de retransmissão e estações base de células de retransmissão melhoradas vizinhas. Ao atribuir adequadamente os conjuntos de canais de transmissão através das estações base e de retransmissão de todas as células de retransmissão melhoradas do sistema celular, pode, então, conseguir-se não cair abaixo de um valor de C/I médio ou mínimo ou qualidade de serviço característica. Caso contrário, o número de conjuntos de canais de transmissão pode ter que ser aumentado de modo a poder separar células de retransmissão melhoradas mutuamente interferentes para corresponder ao referido critério.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, N conjuntos de canais de transmissão diferentes podem ser atribuídos às referidas estações de retransmissão e base, em que, para N>1, os referidos N conjuntos de canais de transmissão são substancialmente ortogonais.

As referidas estações de retransmissão e estações base, então, partilham conjuntos de canais de transmissão de referidos N conjuntos de canais de transmissão diferentes.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, os referidos N conjuntos de canais de transmissão são atribuídos às referidas estações de retransmissão e base do referido sistema de comunicações de rádio celular, para que as estações de retransmissão que utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão e estações base que utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão sejam posicionadas por toda a área de cobertura do referido sistema de comunicações de rádio 26 celular com uma configuração substancialmente regular, respectivamente.

Em seguida, sub-células respectivas formadas pelas referidas estações de retransmissão e estações base do referido sistema de comunicações de rádio celular completo podem, por exemplo, formar um grupo de reutilização de frequência com um tamanho de grupo N, como nos sistemas celulares da técnica anterior com as suas células hexagonais. A forma das referidas sub-células pode, no entanto, já não ser hexagonal. Os conjuntos de canais de transmissão são atribuídos às sub-células de modo a que, para uma dada pavimentação de uma área com sub-células e tamanho fixo das sub-células, a distância entre as sub-células que utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão seja optimizada de acordo com um critério de otimização predefinido, por exemplo, para se chegar a um valor de C/I mínimo ou médio ou a uma qualidade de serviço característica predefinida. Todas as sub-células que utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão formam, então, uma configuração substancialmente regular, que é particularmente fácil de planear.

Por exemplo, se uma célula de retransmissão melhorada compreender três estações de retransmissão posicionadas de forma circular em torno da estação base com um espaçamento angular de 120°, as referidas sub-células formadas pelas referidas estações de retransmissão e referida estação base podem ser sub-células hexagonais que abrangem de forma contínua a área de cobertura do sistema comunicação de rádio celular e, então, pode utilizar-se um tamanho de grupo IV=3, de modo a que, em cada célula de retransmissão melhorada, automaticamente, cada estação de retransmissão e cada estação base utilize um conjunto diferente de canais de transmissão como as suas estações de retransmissão 27 vizinhas na célula de retransmissão melhorada e as suas estações de retransmissão vizinhas que pertencem a células de retransmissão melhoradas que fazem fronteira.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, transmissões de dados entre uma estação base e as suas estações móveis associadas e transmissões de dados entre a referida estação base e as suas estações de retransmissão associadas partilham canais de transmissão de um conjunto de canais de transmissão.

De um ponto de vista da estação base, as referidas estações de retransmissão são, então, consideradas como estações móveis. Em alternativa, as transmissões de dados entre a referida estação base e as suas estações de retransmissão associadas também se podem basear numa técnica de transmissão, que difere da técnica de transmissão que é utilizada para a transmissão de dados entre a estação base e as suas estações móveis associadas.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, transmissões de dados de estações de retransmissão vizinhas de diferentes células de retransmissão melhoradas são dissociadas no domínio do tempo e/ou domínio da frequência e/ou domínio do código e/ou domínio da polarização e/ou domínio do espaço.

Isto pode ser particularmente vantajoso se estações de retransmissão das células de retransmissão melhoradas vizinhas utilizarem o mesmo conjunto de canais de transmissão e, assim, provocarem uma possível interferência mútua. Canais de transmissão para transmissões de dados das referidas estações de retransmissão, em particular, canais de transmissão para 28 transmissões de dados dirigidas para as suas estações móveis associadas são, então, programados relativamente a um ou vários dos referidos domínios, por exemplo, por uma instância de programação central e a interferência entre transmissões de dados vitais de retransmissores de células de retransmissão melhoradas vizinhas pode ser completamente evitada. Por exemplo, transmissões de dados de estações de retransmissão de células de retransmissão melhoradas vizinhas podem ser programadas em diferentes instâncias de tempo para evitar interferências.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, é assegurado que os canais de transmissão para transmissões de dados entre estações base e as suas estações de retransmissão associadas numa célula de retransmissão melhorada são substancialmente ortogonais a canais de transmissão de transmissões de dados entre estações base e as suas estações de retransmissão associadas nas células de retransmissão melhoradas vizinhas.

Isto pode ser particularmente vantajoso se todas as estações base utilizarem o mesmo conjunto de canais de transmissão e, assim, provocarem interferência mútua. A ortogonalidade substancial entre as referidas transmissões de dados pode, por exemplo, ser conseguida tendo o cuidado de, embora o mesmo conjunto de canais de transmissão seja utilizado por duas estações base, se atribuírem canais de transmissão diferentes do referido conjunto de canais de transmissão à transmissão de dados entre as referidas estações base e as suas estações de retransmissão associadas.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, as referidas transmissões de dados são baseadas em 29 modulação de multi-portadora. A referida transmissão de dados pode, por exemplo, basear-se em Multiplexagem por Divisão Ortogonal de Frequência (OFDM) ou a sua variante codificada (COFDM).

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, as referidas estações de retransmissão são retransmissores de camada-2. Os referidos retransmissores podem, então, por exemplo, estar aptos a traduzir protocolos de camada-2 do modelo de referência de Interconexão de Sistemas Abertos (OSI) da Organização de Normalização Internacional (ISO), em que os referidos protocolos de camada-2 são utilizados em diferentes saltos das referidas transmissões de dados de múltiplos saltos. Se se utilizarem protocolos iguais para os saltos das referidas transmissões de dados de múltiplos saltos, a referida retransmissão de camada-2 pode proporcionar outra funcionalidade relacionada com a camada-2, nomeadamente, as funções de retransmissão de camada-2. A referida retransmissão de camada-2 pode, então, ser considerada como uma "ponte".

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, as referidas estações de retransmissão são retransmissores de camada-3. Os referidos retransmissores podem, então e por exemplo, estar aptos a traduzir protocolos de camada-3 do modelo de referência OSI da ISO, em que os referidos protocolos de camada-3 são utilizados em diferentes saltos das referidas transmissões de dados de múltiplos saltos. Se se utilizarem protocolos iguais para os saltos das referidas transmissões de dados de múltiplos saltos, a referida retransmissão de camada-3 pode proporcionar outra funcionalidade relacionada com a camada-3, ou seja, as funções de retransmissão de camada-3. 30

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, as referidas estações base e/ou referidas estações de retransmissão utilizam antenas de multi-elementos ou sectoriais, pelo menos, para as referidas transmissões de dados com as suas estações móveis associadas.

Por exemplo, se se utilizarem antenas sectoriais, os conjuntos substancialmente ortogonais de canais de transmissão podem ser utilizados pelas referidas estações base ou estações de retransmissão nos sectores que são formadas pelas referidas antenas sectoriais. Se se utilizarem antenas de multi-elementos, podem aplicar-se técnicas de formação de feixes, como, por exemplo, Filtragem Espacial para Redução de Interferência (SFIR) ou Acesso Múltiplo por Divisão de Espaço (SDMA), para reduzir ainda mais, a interferência no caso da transmissão e recepção ou para aumentar o número de transmissão de dados que a referida estação base ou de retransmissão pode suportar.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, as referidas estações base e referidas estações de retransmissão utilizam antenas multi-elementos e a capacidade das referidas transmissão de dados entre as referidas estações base e as suas estações de retransmissão associadas é aumentada pela aplicação de técnicas de Múltipla-Entrada, Múltipla-Saida.

As referidas técnicas de Múltipla-Entrada, Múltipla-Saida baseiam-se na disponibilidade de, pelo menos, dois elementos de antena de transmissão e, pelo menos, dois elementos de antena de recepção que permitem a transmissão de uma série de fluxos de dados que é igual ao mínimo do número de elementos de antena de transmissão e recepção. Os referidos fluxos de dados são 31 transferidos ortogonalmente. Como, dependendo do número de elementos de antena no transmissor e/ou receptor, a C/I necessária para a transferência bem sucedida dos referidos fluxos de dados pode ser bastante elevada, também pode ser vantajoso dissociar a referida transmissão de dados entre a referida estação base e as suas estações de retransmissão associadas de outras transmissões de dados, por exemplo, no domínio do tempo ou da frequência.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, em cada célula de retransmissão melhorada, um canal de radiodifusão é transmitido pela referida estação base e as suas estações de retransmissão associadas. 0 referido canal de radiodifusão fornece informação de controlo vital às estações móveis na célula de retransmissão melhorada, para se assegurar que todas as estações móveis na célula de retransmissão melhorada estão aptas a receber o referido canal de radiodifusão. Na técnica anterior, isto é conseguido através da transmissão do canal de radiodifusão desde a estação base no centro da célula com o nível de potência máxima. Em particular, em sistemas baseados em CDMA, a transmissão do canal de radiodifusão com o nível de potência máxima, simultaneamente com a transmissão de dados entre a estação base e as estações móveis, reduz a capacidade deixada para as referidas transmissões de dados entre estação base e estação móvel. Quando se transmite o canal de difusão desde a estação base e estações de retransmissão, como proposto por esta forma de realização da presente invenção, o nível de potência de transmissão pode ser muito reduzido, dado que a distância média entre as estações móveis e a próxima estação base ou de retransmissão é significativamente menor que na técnica 32 anterior. Por conseguinte, menos capacidade é bloqueada pela transmissão do canal de radiodifusão. Além disso, deve salientar-se que o canal de radiodifusão transmitido pela estação base é recebido pelas suas estações de retransmissão associadas de modo a estas poderem actualizar a informação em qualquer momento em que as estações base emitam, seguindo apenas a informação de radiodifusão de estação base.

Além disso, como na técnica anterior, o nível de potência necessário para a transmissão do canal de radiodifusão determina substancialmente a classe do amplificador de potência que é necessário na estação base e é também possível, de acordo com a presente invenção, utilizar um amplificador de potência de uma classe inferior e, assim, reduzir custos. Estes e outros aspectos da invenção serão evidentes a partir das formas de realização descritas a seguir e elucidados recorrendo às mesmas.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Nas figuras mostra-se:

Fig. 1: uma trama de Controlo de Acesso ao Meio (MAC) HIPERLAN2 com melhoramentos de acordo com as normas permitindo a implantação de Estações de Retransmissão Fixas (FRS), de acordo com uma forma de realização da presente invenção;

Fig. 2: um fluxo de dados a partir de um Ponto de Acesso (AP) para um Terminal Móvel Remoto (RMT) no modo de 2-saltos de acordo com uma forma de realização da presente invenção; 33

Fig. 3: uma comparação do tráfego do tipo ponto-a-ponto máximo realizável em função da distância entre um AP e um (R)MT para uma transmissão de dados de 1-salto e 2-saltos com um protocolo de ligação de Pedido Automático de Repetição Selectiva (S-ARQ) de acordo com uma forma de realização da presente invenção e com uma variedade de modos PHY, resultando em velocidades de transmissão de 54, 36, 27, 18, 12 Mbit/s;

Fig. 4: uma célula de retransmissão melhorada com três retransmissores num cenário de propagação de longo alcance de acordo com uma forma de realização da presente invenção; Fig. 5a: uma pavimentação de uma área com células de retransmissão melhoradas, como mostrado na FIG. 4, para um tamanho de grupo N=3 de acordo com uma forma de realizaçao da presente invenção; Fig. 5b: uma pavimentação de uma área com células de retransmissão melhoradas, como mostrado na FIG. 4, para um tamanho de grupo N=1 de acordo com uma forma de realizaçao da presente invenção; Fig. 5c: uma pavimentação de uma área com células de retransmissão melhoradas, como mostrado na FIG. 4, para um tamanho de grupo IV=12 de acordo com uma forma de realizaçao da presente invenção;

Fig. 6: um diagrama representando a probabilidade de erro da

Unidade de Dados de Protocolo (PDU) em função da 34 relação C/(I + N) e parametrizada com diferentes modos físicos (modo PHY) de um modem de acordo com a norma IEEE 802.11a;

Fig. 7a: um diagrama representando a relação C/(I + N) vs. distância entre MT e AP sem retransmissores num cenário de propagação de longo alcance de acordo com a técnica anterior (linhas: análise, marcadores: simulação);

Fig 7b: um diagrama representando o tráfego do tipo ponto-a-ponto vs. distância entre MT e AP sem retransmissores num cenário de propagação de longo alcance de acordo com a técnica anterior (linhas: análise, marcadores: simulação);

Fig. 8a: um diagrama representando a relação C/(I + N) vs. distância de ligação descendente (DL) na direcção x de um (R)MT para AP e FRS, respectivamente, para vários tamanhos de grupo (N=3, 7, 12), utilizando retransmissores (linhas: análise, marcadores: simulação);

Fig. 8b: um diagrama representando o tráfego do tipo ponto-a-ponto vs. distância de ligação descendente (DL) na direção y de um (R)TM para AP e FRS, respectivamente, para vários tamanhos de grupo (N=3, 7, 12), utilizando retransmissores (linhas: análise, marcadores: simulação);

Fig. 9a: um diagrama representando o tráfego do tipo ponto-a-ponto de DL máximo vs. distância na direção x 35 de um (R) MT para AP ou FRS, respectivamente, para vários tamanhos de grupo (N=3, 7, 12) e raios de sub-células da estação base (200 m, 346 m) , utilizando retransmissores com raios de sub-células de 200 m, mas sem ganho de antena de recepção entre AP e FRS;

Fig. 9b: um diagrama representando o tráfego do tipo ponto-a-ponto de DL máximo vs. distância na direção y de um (R) MT para AP ou FRS, respectivamente, para vários tamanhos de grupo {N=3, 7, 12) e raios de sub-células da estação base (200 m, 346 m) , utilizando retransmissores com raios de sub-células de 200 m, mas sem ganho de antena de recepção entre AP e FRS;

Fig. 9c: um diagrama representando o tráfego do tipo ponto-a-ponto de DL máximo vs. distância na direção x de um (R)MT para AP ou FRS, respectivamente, para vários tamanhos de grupo (iV=3, 7, 12) e raios de sub-células da estação base (200 m, 346 m) , utilizando retransmissores com raios de sub-células de 200 m, com um ganho de antena de recepção de 11,8 dB entre AP e FRS;

Fig. 9d: um diagrama representando o tráfego do tipo ponto-a-ponto de DL máximo vs. distância na direção y de um (R)MT para AP ou FRS, respectivamente, para vários tamanhos de grupo (N=3, 7, 12) e raios de sub-células da estação base (200 m, 346 m) , utilizando retransmissores com raios de sub-células de 200 m, com um ganho de antena de recepção de 11,8 dB entre AP e FRS; e 36

Fig. 10: um diagrama representando o tráfego do tipo ponto-a-ponto de DL conseguido (dado em débitos binários de modos PHY discretos) na célula de retransmissão melhorada de acordo com a FIG. 4 com um ganho de antena de recepção de 11,8 dB entre AP e FRS.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO A presente invenção propõe a utilização de estações de retransmissão num sistema de comunicações de rádio celular de longo alcance para obter uma distribuição mais homogénea da relação C/I ou tráfego do tipo ponto-a-ponto através da área de cobertura e, assim, aumentar a eficiência espectral desse sistema.

Em seguida, descreve-se um sistema HIPERLAN2 (H2) com estações de retransmissão como uma forma de realização exemplificativa da presente invenção. Nesse caso, a estação base em cada célula será indicada como Ponto de Acesso (AP) , as estações móveis serão indicadas como Terminais Móveis (MT) e assume-se que as estações de retransmissão são fixas e indicadas como Estações de Retransmissão Fixas (FRS). Deve, no entanto, salientar-se que a presente invenção também pode ser utilizada com diferentes tipos de sistemas de comunicações de rádio, em particular, sistemas de comunicação de rádio que são baseados em Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA) e sistemas baseados em Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência/Tempo (FDMA/TDMA). O sistema HIPERLAN2 (H2) é aqui descrito para explicar como é que os protocolos à base de tramas MAC, como IEEE 802. lie, IEEE 802.16a (HIPERMAN) e a recentemente aprovada IEEE 802.15.3 37 podem ser aplicados para realizar a retransmissão no domínio do tempo. Todas as funções MAC e PHY abordadas no presente documento existem em todas estas normas sem fios e não vão ser necessárias alterações das especificações existentes para a retransmissão. No entanto, tanto a camada de Controlo de Ligação Lógica (LLC) como a MAC podem, agora, ter uma função de armazenamento e retransmissão como a conhecida de uma ponte para conectar LAN entre si. Na descrição de uma retransmissão H2, também se utiliza o termo encaminhamento para designar retransmissão. H2 especifica uma estrutura de trama MAC periódica, como representado na FIG. 1. Como pode ser visto facilmente, o Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA) é utilizado como técnica de acesso múltiplo e Duplexagem por Divisão de Tempo (TDD) é aplicada para separar as transmissões de dados de ligação ascendente (UL) e ligação descendente (DL) . Canais de transmissão que podem ser utilizados pelos PA e FRS para as suas transmissões de dados são, então, representados por intervalos de tempo nas secções UL e DL de uma trama MAC e, para cada direcção de transmissão (UL, DL), um conjunto de canais de transmissão é representado por uma pluralidade de intervalos de tempo UL ou DL. Como será explicado abaixo, o AP e as suas FRS associadas partilham os intervalos de tempo UL e DL.

Como será explicado recorrendo às Figs. 4 e 5a-5c, os intervalos de tempo UL e DL utilizados para acesso múltiplo numa célula do sistema celular utilizam a mesma banda de frequência e, aumentando o tamanho N de grupo, é possível atribuir bandas de frequência diferentes a diferentes células do sistema celular para reduzir a interferência entre a transmissão de dados de células vizinhas. 38

No Modo de Encaminhamento (FM), tanto a sinalização como os dados de utilizador são encaminhados pelas FRS. Uma FRS a funcionar no FM aparece ao AP como um MT servido directamente. Por conseguinte, isto não exclui a possibilidade de permitir que qualquer MT funcione como retransmissor para se tornar uma Estação de Retransmissão Móvel (MRS) . Os MT são designados como MT Remotos ((R)MT) se forem servidos por (i. e., associados com) uma FRS. A capacidade da trama MAC (ver Fig. 1, parte superior) é atribuída dinamicamente num processo de duas fases:

Em primeiro lugar, capacidade de transmissão para terminais diretamente associadas com o AP de uma célula de retransmissão melhorada, i. e., as FRS e os MT são alocados pelo AP. Uma FRS aparece ao AP como um MT, mas configura uma estrutura de Sub-Trama (SF), que é embebida na estrutura de trama H2 MAC do AP de serviço (ver Fig. 1, fundo) . A estrutura SF só tem disponível a capacidade atribuída pelo AP à FRS.

Esta capacidade é, depois, alocada dinamicamente pela FRS ao seu RMT de acordo com as regras do protocolo H2 MAC. Utilizando este esquema, a FRS só precisa de um emissor-receptor. A SF é gerada e controlada pela FRS (mostrado na Fig. 2) e a sua estrutura é igual à da trama MAC utilizada no AP. Permite a comunicação com terminais H2 já existentes, sem quaisquer modificações. Implementa os mesmos canais físicos que a norma H2 (F-BCH, F-FCH, F-ACH, F-DL, F-UL e F-RCH), que possuem, agora, o prefixo "F-" para indicar que foram criados pela FRS. 0 RMT também pode configurar uma SF para aplicar recursivamente este 39 conceito de retransmissão, de modo a configurar múltiplos retransmissores em cascata. A Fig. 1 mostra as funções introduzidas na trama H2 MAC para permitir a retransmissão no domínio do tempo. A capacidade atribuída na trama MAC para a FRS para ser aí utilizada para estabelecer uma SF é colocada na parte de trama UL do AP. Quando a FRS está a transmitir em ligação descendente, os dados são endereçados adequadamente para o seu RMT e o AP irá descartar, consequentemente, esses dados. 0 mesmo se aplica para os dados transmitidos do RMT para a FRS. A capacidade de troca de dados entre o AP e a FRS tem que ser reservada, como habitualmente, em ambas as direcções UL e DL, a pedido da FRS. Uma operação muito semelhante é possível utilizando o Acesso de Coordenador Híbrido na IEEE 802.lie.

Surge a questão de saber em que circunstâncias seria benéfica a retransmissão, i. e., quando é que uma transmissão de dados de 2-saltosa (múltiplos saltos) é preferível a uma transmissão de um-salto (único salto). A Fig. 3 apresenta resultados analíticos comparando o tráfego alcançado com transmissões de dados de 1-salto e 2-saltos para os dois cenários representados no canto superior direito da Fig. 3 quando se assume propagação de rádio em Linha de Vista (LOS).

Na Fig. 3, assume-se que a FRS é colocada a metade da distância entre o PA e o (R)MT. Acontece que a partir de uma distância de 370 m em diante, a comunicação de 2-saltos proporciona um tráfego ligeiramente superior à de 1-salto, como marcado pela área sombreada. O exemplo ilustra, particularmente, 40 que a retransmissão aumenta o tráfego nas imediações do limite da célula de um AP (em condições de LOS), o que é particularmente relevante para a presente invenção. A Retransmissão é a parte consumidora da capacidade de um AP, dado que os dados retransmitidos têm de passar duas vezes pelo canal de rádio. No entanto, pode mostrar-se que, no caso dos conceitos em que se utiliza retransmissão em cenários de longo alcance com edifícios cuja altura média é média a baixa, os MT servidos por retransmissores diferentes que pertencem ao mesmo AP podem ser servidos ao mesmo tempo, pelo que a atenuação de capacidade introduzida pelas transmissões de dados de 2-saltos pode ser compensada em grande medida. A atenuação de capacidade pode mesmo ser transformada num ganho substancial, se se utilizarem antenas directivas em FRS, como será descrito abaixo.

Mesmo que haja, ainda, uma atenuação de capacidade resultante de um sistema à base de retransmissores, o conceito em que se utiliza retransmissão de acordo com a presente invenção está apto a trocar a capacidade disponível num AP por uma área de cobertura de rádio. A tendência para velocidades de transmissão cada vez maiores resultantes de modems de rádio cada vez mais desenvolvidos tende a proporcionar um excesso de capacidade na área de célula servida por um AP, especialmente durante os primeiros meses/anos após a implantação de um sistema. Este excesso de capacidade, na maioria dos casos, não pode ser alargado pela estação base para uma área suficientemente grande para se chegar a um equilíbrio entre a capacidade fornecida e a capacidade requerida pelas estações móveis na célula, uma vez que existem limitações de 41 potência na estação base especificadas por autoridades reguladoras. As retransmissões aumentam substancialmente o tamanho da área de serviço, aumentando, desse modo, a probabilidade de a capacidade de um AP ser utilizada eficazmente. A baixa área de cobertura que os sistemas de comunicações de rádio celulares apresentam com débitos binários elevados já foi mostrada na Fig. 3. Numa abordagem celular de 1-salto da técnica anterior com células hexagonais, isto leva a um grande número de AP necessários para uma cobertura continua. Como proposto pela presente invenção, a utilização de FRS pode ajudar a aumentar a cobertura de rádio de banda larga e, assim, também aumentar a eficiência espectral do sistema de comunicação de rádio celular. A Fig. 4 mostra o elemento básico (designado por célula de retransmissão melhorada) utilizado para alcançar uma melhor cobertura e maior eficiência espectral num sistema de comunicações de rádio celular de acordo com a presente invenção.

Consiste num AP e 3 FRS associadas envolventes que podem ser embebidas numa estrutura celular hexagonal. Considera-se um raio de cobertura R=200 m para um único AP ou FRS . O resultado é que uma célula de retransmissão melhorada, que consiste em 4 sub-células, cobre a mesma área que uma célula com um único salto com um raio R=346 m.

De acordo com as Figs. 5a-5c, podem realizar-se diferentes tamanhos de grupo N= 3, 7 e 12, respectivamente, como numa abordagem celular hexagonal da técnica anterior. 42

Na continuação desta descrição pormenorizada da invenção, apresentam-se os resultados de simulação na C/I e tráfego do tipo ponto-a-ponto em função da distância ao AP e a eficiência espectral que pode ser conseguida com o conceito de retransmissão de acordo com a presente invenção.

Todas as interfaces por via aérea com base em tramas MAC acima mencionadas funcionam, mais provavelmente, nas bandas isentas de licença de 5 GHz (300 MHz nos EUA, 550 MHz na Europa, 100 MHz no Japão) ou na banda de 3,5 GHz, ou outras bandas licenciadas. Supõe- -se, em seguida, que a camada física (PHY) utiliza uma transmissão com base em OFDM com uma largura de banda de portadora de 20 MHz subdividida em subportadoras ortogonais. Assume-se que o modem está conforme a norma IEEE 802.11a. Estas bandas de frequência são caracterizadas por uma atenuação elevada e difracção muito baixa, levando a uma baixa área de cobertura de rádio.

Nas simulações, a base para a determinação de erros de transmissão é a relação de potência de Portadora-Interferência e Ruído (C/ (I + N) ) . Os resultados de investigações de nível de ligação proporcionam uma probabilidade de erro de Unidade de Dados de Protocolo (PDU) relacionada com a C/(I + N) média durante a recepção da PDU-PHY. Esta relação é mostrada na Fig. 6.

No modelo de simulação aplicado, detectam-se colisões de transmissões em interferência e a C/(I + N) resultante média é calculada para cada transmitida PDU-PHY para decidir sobre o sucesso ou retransmissão. O modelo de propagação utilizado nas simulações de longo alcance é o modelo Grande-Espaço-Aberto e utilizou-se um expoente de atenuação de transmissão de γ = 2,5. 43

Para determinar se um MT deve ser servido pelo AP, directamente ou através de uma FRS, avalia-se a atenuação de transmissão entre o AP e MT. Se for maior do que um determinado limiar, o MT é associado à FRS mais próxima disponível ("mais próximo" em termos de atenuação de transmissão). Assume-se que o volume de tráfego é um débito binário constante, que é um pressuposto razoável ao investigar o tráfego do tipo ponto-a-ponto máximo realizável. A seguir, apresentam-se apenas os resultados para a direção de Ligação Descendente (DL) , uma vez que os principais efeitos que podem ser observados são bastante semelhantes nas direcções de Ligação Ascendente (UL) e DL, um resultado que é, em parte, devido à interface aérea de Duplexagem por Divisão de Tempo (TDD) estudada.

Nas Figs. 7a e 7b, a C/(I+N) de DL e o tráfego do tipo ponto-a-ponto máximo relacionado, respectivamente, são traçados ao longo da distância do MT ao AP no cenário em que se utilizam apenas AP, de acordo com o cenário de longo alcance da presente invenção.

Na implantação celular de longo alcance, os valores C/(I+N) degradam-se, como esperado, com a diminuição do tamanho de grupo, devido à crescente interferência co-canal. Para comparação, também se mostra a relação C/(I+N) para um único AP sem interferência. A Fig. 7b mostra também que, no limite da célula (a uma distância de 200 m) , pode proporcionar-se um tráfego do tipo ponto-a-ponto máximo de ca. de 8 Mbit/s no caso muito optimista de N=19. 44

Também se realizaram simulações com retransmissores fixos numa implantação de longo alcance para os tamanhos de grupo N=3, 7 e 12, cf. Fig. 5.

As Figs. 8a e 8b mostram a relação C/(I+N) ao longo da distância do MT ao AP ou FRS, respectivamente. A FRS está localizada a uma distância de 200 m do AP ao longo do eixo y (ver pictograma). Isto explica o pico característico das curvas na Fig. 8b, denominada "2. Salto". É ainda visível, em ambas as figuras, que o impacto do tamanho de grupo N sobre os valores C/(I+N) esperados é considerável. A título de referência, as figuras também mostram a curva C/(I+N) para N=3 e R=200 m num cenário de um-salto. Isso mostra que a implantação de retransmissão ajuda a melhorar consideravelmente os valores C/(I+N) ao longo da distância desde o AP.

As Figs. 9a e 9b mostram o tráfego do tipo ponto-a-ponto máximo realizável de ligação descendente em função da distância (na direcção x e y, respectivamente) de um MT ao AP (indicado como "1. Salto") e o tráfego do tipo ponto-a-ponto em função da da referida distância encontrada pelos MT servidos por uma FRS (indicado como" 2. Salto").

As FRS estão localizadas a uma distância de 200 m do AP, e. g., na direcção y (mostrado no pictograma). Isto explica o máximo da curva de tráfego para o segundo salto visível a essa distância. Cada conjunto de curvas tem o tamanho de grupo N como parâmetro. Como esperado, as curvas com N= 3 mostram os valores de tráfego mais baixos, devido à maior interferência encontrada.

As Figs. 9c e 9d mostram o tráfego do tipo ponto-a-ponto máximo realizável de ligação descendente, quando se assume um 45 ganho de antena de 11,8 dB entre AP e FRS. Novamente, a Fig. 9c representa a situação ao longo do eixo x, enquanto a Fig. 9d se refere ao eixo y da célula de retransmissão melhorada (também se refere aos pequenos pictogramas incluídos).

Como no primeiro salto, a situação para os RMT é quase semelhante à dos MT servidos directamente pelo AP, no caso de um único salto (incluído a título de referência com um tamanho de célula de R=3 46 m) . Dependendo do tamanho de grupo N, o tráfego do tipo ponto-a-ponto máximo ao longo do eixo y (Fig. 9c) melhora para distâncias superiores a 220 m (N= 3), 280 m (N=7) e 320 m (IV=12), quando se utilizam estações de retransmissão em vez de uma implantação com um único salto. Ao longo do eixo x (Fig. 9a), podem observar-se melhoramentos para N= 3 e N=1 (para distâncias > 250 m e 325 m).

Se se assumir um ganho da antena adicional entre AP e FRS, as vantagens do conceito FRS já podem ser observadas a cerca de 140 m (N= 3), 170 m (N=1) e 190 m (IV=12) ao longo do eixo y (Fig. 9d) , enquanto - ao longo do eixo x (Fig. 9b) - o tráfego do sistema de dois saltos supera o sistema de um único salto a partir de 170 m (N= 3), 200 m (N= 7) e 240 m (IV=12). Em geral, pode observar-se um melhoramento considerável em comparação com a implantação sem antenas com ganho.

Além disso, uma distribuição mais homogénea (ou mais equalizada) do tráfego máximo realizável pode ser notada, o que é particularmente vantajoso em áreas próximas do limite da célula, cf. Fig. 10. Quanto mais apertada a reutilização da frequência, i. e., quanto mais pequeno for o tamanho do grupo N, menor se torna a área de cobertura mínima onde a utilização das FRS é benéfica. Além disso, o número de bandas de frequência necessárias é reduzido com tamanhos de grupo N inferiores. Isto permite utilizar mais largura de banda de frequência por célula e, assim, aumentar a capacidade de rede de um operador. Ao utilizar FRS, mesmo num grupo com N= 3, o limite da célula pode ser servido com qualidade suficiente, devido à extensão da área de cobertura. 0 ganho obtido a partir do esquema de retransmissão justifica transmitir a informação duas vezes.

Os resultados apresentados acima servem de comparação entre células de um e dois saltos com a mesma área celular (densidade AP igual) . Se um grupo N=3 com células de 200 m for comparado com uma célula de retransmissão melhorada N= 3 com sub-células de 200 m (densidade local igual), as vantagens do conceito de retransmissão já se tornam visíveis a distâncias > 30 m do AP.

Além do tráfego do tipo ponto-a-ponto estudado acima, a capacidade do sistema, i. e., o tráfego agregado que pode ser transportado numa área de serviço bem definida e uma determinada quantidade de espectro utilizado é uma medida importante para avaliar o desempenho de um sistema. Para optimizar um sistema, é muito importante ter um objectivo de optimização claramente definido. 47

Quadro 1: Capacidade de célula média e eficiência espectral para uma cela com 10 MT e Programação Exaustiva em Round Robin (ERR), comparando a implantação celular de um único salto de longo alcance da técnica anterior ("Convencional") com a implantação de múltiplos saltos (com 3 FRS e com e sem ganho de antena de 11,8 dB entre AP e FRS)

Cenário Tamanho Grupo N de Tamanho de Célula [m2] /103 Capacidade de célula [Mbit/s] Eficiência Espectral [bit/s/Hz/m2] Convencional 200 m 3 104 6,84 1,10 Convencional 200 m 7 104 12,20 0,84 Convencional 200 m 12 104 16, 42 0,66 3FRS 3 311 4,21 0,23 3FRS 7 311 7,27 0,17 3FRS 12 311 9,46 0, 13 Convencional 346 m 3 311 6,53 0,35 Convencional 346 m 7 311 11,42 0,26 Convencional 346 m 12 311 14, 82 0,20 3FRS 11,8 dB 3 311 7, 44 0,40 3FRS 11,8 dB 7 311 11,14 0,26 3FRS 11,8 dB 12 311 13,41 0, 18 O Quadro 1 mostra o tráfego do tipo ponto-a-ponto médio das células para as diferentes implantações de 1 e 2 saltos no cenário de longo alcance. Deve salientar-se que os resultados acima apresentados foram obtidos a partir de um sistema com canais totalmente ortogonais no domínio do tempo; uma potencial reutilização de canais de transmissão, por exemplo, no domínio do tempo, não foi ainda explorada, pelo que se podem esperar eficiências espectrais ainda melhores para o conceito de 48 retransmissão. Mais uma vez, a partir do tamanho de célula de pequenas dimensões e do tráfego celular elevado resulta uma eficiência espectral de área relativamente elevada no caso das células de 200 m. No entanto, a observação interessante é que com o sistema de retransmissão se obtém substancialmente a mesma eficiência espectral de área que com um sistema de um único salto da técnica anterior com o mesmo tamanho de célula global (cf. linhas 7-9 com linhas 10-12 do Quadro 1). Ao mesmo tempo, como é visível nas Figs. 9a-9d e Fig. 10, a qualidade de cobertura no limite da célula é superior no caso de dois saltos. No caso de uma reutilização de frequência densa (N=3), o sistema de dois saltos de acordo com a presente invenção ainda apresenta uma eficiência espectral 14% superior à do dispositivo de um único salto da técnica anterior (comparar as linhas 7 e 10 do Quadro 1) . A invenção foi descrita acima por meio de uma forma de realização preferida. Deve salientar-se que existem formas alternativas e variações que são óbvias para os especialistas na técnica e podem ser implementadas sem se divergir do âmbito das reivindicações anexas. Em particular, a presente invenção não é, de forma alguma, limitada à aplicação no sistema HIPERLAN2. Pode, igualmente, ser utilizada em todos os outros tipos de sistemas de comunicações de rádio celulares, como, por exemplo, o sistema GSM ou UMTS. Além disso, em vez de partilhar os canais de transmissão, por exemplo, os intervalos de tempo de UL e DL de uma trama MAC, entre a estação base e estações de retransmissão associadas em cada célula de retransmissão melhorada, também se podem atribuir diferentes conjuntos de canais de transmissão, que podem, por exemplo, diferir na banda de frequência utilizada, à estação base e a cada estação de retransmissão numa célula de retransmissão melhorada para 49 permiti e as transmi r transmissões de dados simultâneas entre a suas estações móveis associadas e as ssão e as suas estações móveis associadas.

Lisboa, 9 de Maio de 2012 estaçao base estações de 50

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de comunicações de rádio celular de longo alcance compreendendo: uma pluralidade de estações base (AP); uma pluralidade de estações de retransmissão (FRS); e uma pluralidade de estações móveis (MT, RMT); em que cada uma das referidas estações de retransmissão (FRS) está associada com, pelo menos, uma das referidas estações base (AP) , em que cada uma das referidas estações móveis (MT, RMT) está associada com, pelo menos, uma das referidas estações base (AP) ou uma das referidas estações de retransmissão (FRS), em que transmissões de dados sem fios entre estações móveis (MT, RMT) e estações base (AP) ocorrem como transmissões de um único salto entre as referidas estações móveis (MT) e as suas estações base (AP) associadas ou como transmissões de dados de múltiplos saltos que compreendem uma transmissão de dados entre as referidas estações móveis (RMT) e as suas estações de retransmissão (FRS) associadas, e uma transmissão de dados entre as referidas estações de retransmissão (FRS) e estações base (AP) associadas com as referidas estações de retransmissão (FRS), caracterizado por as referidas estações de retransmissão (FRS) serem estações de retransmissão fixas e por um número médio de transmissões de dados de múltiplos saltos no 1 referido sistema de comunicações de rádio ser igual a ou maior do que um número médio de transmissões de dados de um único salto.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que, na referida transmissão de dados entre as referidas estações de retransmissão (FRS) e as suas estações base (AP) associadas, antenas de recepção direccionais são utilizadas pelas referidas estações de retransmissão (FRS) e/ou referidas estações base (AP).
3. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1-2, em que cada uma das referidas estações base (AP) está associada com, pelo menos, duas estações de retransmissão (FRS) para formar uma célula de retransmissão melhorada do referido sistema de comunicações de rádio celular e, em que, cada uma das referidas estações base (AP) com as suas, pelo menos duas, estações de retransmissão (FRS) associadas, proporciona uma cobertura de rádio para estações móveis (MT, RMT) na respectiva célula de retransmissão melhorada.
4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, em que cada célula de retransmissão melhorada, as referidas estações de retransmissão (FRS) e referida estação base (AP) com a qual estão associadas, são posicionadas de um modo substancialmente simétrico.
5. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 3-4, em que as referidas células de retransmissão melhoradas são posicionadas por toda a área de cobertura do referido sistema de comunicações de rádio celular de acordo com uma configuração substancialmente regular. 2
6. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 3-5, em que, em cada célula de retransmissão melhorada, uma posição das referidas estações de retransmissão (FRS) e referida estação base (AP) com a qual estão associadas é determinada de modo a obter-se uma equalização de uma relação de potência de portadora-interferência por elemento de área de pequenas dimensões do sistema de comunicações de radio celular, em que o referido elemento de área de pequenas dimensões é algumas ordens de magnitude menor que a área total coberta pela referida célula de retransmissão melhorada.
7. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 3-5, em que, em cada célula de retransmissão melhorada, uma posição das referidas estações de retransmissão (FRS) e referida estação base (AP) com a qual estão associadas é determinada de modo a obter-se uma equalização de uma capacidade de transmissão disponível de ponto-a-ponto por elemento de área de pequenas dimensões do sistema de comunicações de rádio celular, em que o referido elemento de área de pequenas dimensões é algumas ordens de magnitude menor que a área total coberta pela referida célula de retransmissão melhorada.
8. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 3-7, em que cada estação base (AP) numa célula de retransmissão melhorada está associada com K ^ 2 estações de retransmissão (FRS) e em que as referidas K estações de retransmissão (FRS) são substancialmente posicionadas de forma circular em torno da referida estação base (AP) com a qual estão 3 associadas, com distâncias angulares reciprocas de, substancialmente, 360°/K.
9. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 3-8, em que cada estação base (AP) e cada estação de retransmissão (FRS) utilizam canais de transmissão respectivos para as suas transmissões de dados, em que os referidos canais de transmissão são definidos por uma frequência de portadora e/ou intervalo de tempo e/ou código de espalhamento e/ou estado de polarização e/ou orientação espacial e/ou grupo de subportadoras de frequência e/ou banda de frequência e/ou código de cifragem.
10. Sistema de acordo com a reivindicação 9, em que, em cada célula de retransmissão melhorada, a referida estação base (AP) e as suas estações de retransmissão (FRS) associadas partilham canais de transmissão de um conjunto de canais de transmissão.
11. Sistema de acordo com a reivindicação 10, em que todos os canais de transmissão de um conjunto de canais de transmissão utilizam a mesma banda de frequência.
12. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 10-11, em que N conjuntos de canais de transmissão estão disponíveis para as referidas células de retransmissão melhoradas e em que, para N>1, os referidos N conjuntos de canais de transmissão são substancialmente ortogonais.
13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, em que conjuntos de canais de transmissão são atribuídos às referidas células de retransmissão melhoradas, de modo a optimizar uma 4 distância entre células de retransmissão melhoradas utilizando o mesmo conjunto de canais de transmissão de acordo com um critério de optimização predefinido.
14. Sistema de acordo com a reivindicação 12, em que N>1 holds e em que os referidos N conjuntos de canais de transmissão são atribuídos às referidas células de retransmissão melhoradas, de modo a que as células de retransmissão melhoradas que utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão sejam posicionadas por toda a área de cobertura do referido sistema de comunicações de rádio celular com uma configuração substancialmente regular.
15. Sistema de acordo com a reivindicação 9, em que a cada uma das referidas estações base (AP) e a cada uma das referidas estações de retransmissão (FRS) é atribuído um conjunto respectivo de canais de transmissão para as suas transmissões de dados respectivas.
16. Sistema de acordo com a reivindicação 15, em que todos os canais de transmissão de um conjunto de canais de transmissão utilizam a mesma banda de frequência.
17. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 15-16, em que N diferentes conjuntos de canais de transmissão podem ser atribuídos às referidas estações de retransmissão e em que, para N>1, os referidos N conjuntos de canais de transmissão são substancialmente ortogonais.
18. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 15-17, em que M conjuntos de canais de transmissão diferentes podem ser atribuídos às referidas estações base (AP) e em que, 5 para M>1, os referidos M conjuntos de canais de transmissão são substancialmente ortogonais.
19. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 15-18, em que conjuntos de canais de transmissão utilizados por uma estação base (AP) e as suas estações de retransmissão (FRS) associadas numa célula de retransmissão melhorada são substancialmente ortogonais.
20. Sistema de acordo com a reivindicação 19, em que conjuntos de canais de transmissão utilizados por, pelo menos, duas estações de retransmissão (FRS) de uma célula de retransmissão melhorada são substancialmente ortogonais.
21. Sistema de acordo com a reivindicação 19, em que, pelo menos, duas estações de retransmissão (FRS) de uma célula de retransmissão melhorada utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão.
22. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 15-21, em que conjuntos de canais de transmissão são atribuídos às referidas estações base (AP) e estações de retransmissão (FRS) de modo a que uma distância entre estações de retransmissão (FRS) utilizando o mesmo conjunto de canais de transmissão, entre estações base (AP) utilizando o mesmo conjunto de canais de transmissão e entre estações base (AP) e estações de retransmissão (FRS) utilizando o mesmo conjunto de canais de transmissão, seja optimizada de acordo com um critério de optimização predefinido.
23. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 15-16, em que N conjuntos de canais de transmissão diferentes podem 6 ser atribuídos às referidas estações de retransmissão (FRS) e base (AP), em que, para N>1, os referidos N conjuntos de canais de transmissão são substancialmente ortogonais.
24. Sistema de acordo com a reivindicação 23, em que os referidos N conjuntos de canais de transmissão são atribuídos às referidas estações de retransmissão (FRS) e base (AP) do referido sistema de comunicações de rádio celular para que as estações de retransmissão (FRS) que utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão e estações base (AP) que utilizam o mesmo conjunto de canais de transmissão sejam posicionadas por toda a área de cobertura do referido sistema de comunicações de rádio celular com uma configuração substancialmente regular, respectivamente.
25. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 10-24, em que transmissões de dados entre uma estação base (AP) e as suas estações móveis (MT) associadas e transmissões de dados entre a referida estação base (AP) e as suas estações de retransmissão (FRS) associadas partilham canais de transmissão de um conjunto de canais de transmissão.
26. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1-25, em que transmissões de dados de estações de retransmissão (FRS) vizinhas de diferentes células de retransmissão melhoradas são dissociadas no domínio do tempo e/ou domínio da frequência e/ou domínio do código e/ou domínio da polarização e/ou domínio do espaço.
27. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1-26, em que é assegurado que os canais de transmissão para 7 transmissões de dados entre estações base (AP) e as suas estações de retransmissão (FRS) associadas numa célula de retransmissão melhorada são substancialmente ortogonais a canais de transmissão de transmissões de dados entre estações base (AP) e as suas estações de retransmissão (FRS) associadas em células de retransmissão melhoradas vizinhas.
28. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1-27, em que as referidas transmissões de dados são baseadas em modulação de multi-portadora.
29. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1-28, em que as referidas estações de retransmissão (FRS) são retransmissores de camada-2.
30. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1-28, em que as referidas estações de retransmissão são retransmissores de camada-3.
31. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1-30, em que as referidas estações base (AP) e/ou referidas estações de retransmissão (FRS) utilizam antenas de multi-elementos ou sectoriais, pelo menos, para as referidas transmissões de dados com as suas estações móveis associadas.
32. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1-31, em que as referidas estações base (AP) e referidas estações de retransmissão (FRS) utilizam antenas multi-elementos e em que a capacidade das referidas transmissão de dados entre as referidas estações base (AP) e as suas estações de retransmissão (FRS) associadas é aumentada pela aplicação de técnicas de Múltipla-Entrada, Múltipla-Saida. 8
33 . Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 3-32, em que, em cada célula de retransmissão melhorada, um canal de radiodifusão é transmitido pela referida estaçao base (AP) e as suas estações de retransmissão (FRS) associadas. Lisboa, 9 de Maio de 2012 9